JP6821910B2 - プローバ及びプローブ針の接触方法 - Google Patents
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Description
図1は、半導体ウェハWに形成された複数の半導体チップ9(図4参照)の電気的特性を検査するウェハテストシステムに用いられるプローバ10の概略図である。図1に示すように、プローバ10は、ベース12と、Yステージ13と、Y移動部14と、Xステージ15と、X移動部16と、Zθステージ17と、Zθ移動部18と、ウェハチャック20と、支柱23(図2参照)と、ヘッドステージ24(図2参照)と、カードホルダ25と、プローブカード26と、ウェハ位置合わせカメラ29と、上下ステージ30と、針位置合わせカメラ31と、クリーニング板32と、温度センサ34と、を備える。
ここで、既述の温度調整部20aは、半導体チップ9の用途に応じてウェハチャック20に保持されている半導体ウェハWの温度を調整している。この際に、半導体ウェハWを高温(例えば200度)或いは低温(例えば−55度)で検査する場合、カードホルダ25及びプローブカード26は、熱源であるウェハチャック20(温度調整部20a)に近い位置にある。このため、各接触位置においてプローブ針35と半導体ウェハW(半導体チップ9の電極パッド9a)とを接触させると、カードホルダ25及びプローブカード26の双方がウェハチャック20の温度の影響を受ける。
図1に戻って、温度センサ34は、本発明の温度取得部を構成するものであり、カードホルダ25及びプローブカード26の半導体ウェハW側(ベース12側)の面に対向する位置に設けられている。具体的に本実施形態では、温度センサ34がZθステージ17の側面と上下ステージ30の側面とにそれぞれ設けられている。これにより、各ステージ13,15,17,30を駆動することで、カードホルダ25及びプローブカード26に対して温度センサ34を相対移動することができる。すなわち、温度センサ34は、各ステージ13,15,17,30によって、カードホルダ25及びプローブカード26に対して相対移動自在に保持されている。
図9は、プローバ10の各部を統括制御する制御部40の機能を示す機能ブロック図である。なお、図9では、プローブ針35と半導体ウェハW(半導体チップ9の電極パッド9a)との接触制御に係る構成のみを図示し、他の制御に係る構成については公知技術であるため図示を省略している。
次に、図11及び図12を用いて上記構成のプローバ10の作用について説明を行う。図11はプローバ10での予測モデル47の生成処理の流れを示すフローチャートである。また、図12は半導体ウェハW(半導体チップ9の電極パッド9a)にプローバ10のプローブ針35を接触させる際の処理(本発明のプローブ針の接触方法)の流れを示すフローチャートである。
図11に示すように、検査する半導体ウェハWの半導体チップ9に対応してカードホルダ25及びプローブカード26の交換を行い、この交換後のカードホルダ25及びプローブカード26の種類と接触パターンとの双方に対応した予測モデル47が存在していない場合、検査に先立って予測モデル47の生成が行われる。なお、この場合には、ウェハチャック20に製品用の半導体ウェハW、或いはこれと同一の試験用の半導体ウェハWが保持される。
図12に示すように、予測部43による予測モデル47の取得が完了すると、製品用の半導体ウェハWの検査が実行可能になる。最初に、予測モデル47に対応した製品用の半導体ウェハWがウェハチャック20に保持される。次いで、ユーザが不図示の操作部で検査開始操作を行うと、既述の予測モデル47の生成時と同様にウェハアライメントが実行される(ステップS21)。
図13及び図14は、本実施形態のプローバ10の効果を説明するための説明図である。ここで、図13及び図14の「本実施例」は、カードホルダ25及びプローブカード26の双方の温度を変数とする本実施形態の予測モデル47に基づき予測した接触位置ごとのプローブ針35の先端位置を示す。また、両図の「比較例」は、カードホルダ25のみの温度を変数とする比較例の予測モデル(不図示)に基づき予測した接触位置ごとのプローブ針35の先端位置を示す。さらに、両図の「実測値」は、針位置合わせカメラ31等を用いて取得された接触位置ごとのプローブ針35の先端位置の実測値を示す。
上記実施形態では、Zθステージ17及び上下ステージ30の2箇所に非接触式の温度センサ34を設けているが、各温度測定ポイントP1,P2の温度を測定可能であれば温度センサ34の設置数及び設置位置は適宜変更してもよい。なお、各温度測定ポイントP1,P2の定点測定を行うためには、プローブ針35に対して温度センサ34を相対移動させることができるように、各ステージ13,15,17,30のいずれかに温度センサ34を設けることが好ましい。
Claims (8)
- 半導体ウェハに形成された複数の半導体チップにプローブ針を接触させるプローバにおいて、
前記半導体ウェハを保持するウェハチャックと、
前記プローブ針を有するプローブカードと、
前記プローブカードの外周を保持して、前記プローブカードを前記半導体ウェハに対向させるカードホルダと、
前記半導体ウェハを保持した前記ウェハチャックを前記プローブ針に対して相対移動させて、前記半導体ウェハ内の前記半導体チップに前記プローブ針を接触させる相対移動部と、
前記カードホルダ及び前記プローブカードの双方の温度を取得する温度取得部と、
前記半導体チップと前記プローブ針との接触前に、前記双方の温度と、前記双方の熱変形により変位した前記プローブ針の先端位置との関係を示す予測モデルを参照して、前記温度取得部の温度取得結果から前記プローブ針の先端位置を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記プローブ針の先端位置に基づき、前記相対移動部を制御して、前記プローブ針と前記半導体ウェハとの接触位置を補正する移動制御部と、
を備え、
前記温度取得部は、前記相対移動部によって前記双方に対して相対移動自在に保持された温度センサであって、且つ前記双方の温度を測定する温度センサを有するプローバ。 - 前記温度取得部は、前記双方の温度を非接触で取得する請求項1に記載のプローバ。
- 半導体ウェハに形成された複数の半導体チップにプローブ針を接触させるプローバにおいて、
前記半導体ウェハを保持するウェハチャックと、
前記プローブ針を有するプローブカードと、
前記プローブカードの外周を保持して、前記プローブカードを前記半導体ウェハに対向させるカードホルダと、
前記半導体ウェハを保持した前記ウェハチャックを前記プローブ針に対して相対移動させて、前記半導体ウェハ内の前記半導体チップに前記プローブ針を接触させる相対移動部と、
前記カードホルダ及び前記プローブカードの双方の温度を取得する温度取得部と、
前記半導体チップと前記プローブ針との接触前に、前記双方の温度と、前記双方の熱変形により変位した前記プローブ針の先端位置との関係を示す予測モデルを参照して、前記温度取得部の温度取得結果から前記プローブ針の先端位置を予測する予測部と、
前記予測部が予測した前記プローブ針の先端位置に基づき、前記相対移動部を制御して、前記プローブ針と前記半導体ウェハとの接触位置を補正する移動制御部と、
を備え、
前記温度取得部は、前記双方の温度を非接触で取得するプローバ。 - 前記ウェハチャックには、前記ウェハチャックが保持している前記半導体ウェハの温度を調整する温度調整部が設けられており、
前記相対移動部は、前記接触位置を順次変えることで、前記プローブ針が接触する前記半導体ウェハ内の前記半導体チップを順次切り替え、
前記温度取得部は、前記接触位置ごとに前記接触前の前記双方の温度を取得し、
前記予測部は、前記温度取得部による前記接触位置ごとの前記温度取得結果に基づき、前記接触位置ごとに前記接触前の前記プローブ針の先端位置を予測し、
前記移動制御部は、前記予測部による前記接触位置ごとの予測結果に基づき、前記相対移動部を制御して、前記接触位置の補正を前記接触位置ごとに行う請求項1から3のいずれか1項に記載のプローバ。 - 前記予測モデルの生成を行う場合、前記相対移動部は前記接触位置を順次変え、且つ前記温度取得部は前記接触位置ごとに前記接触前の前記双方の温度を取得し、
前記温度取得部にて前記双方の温度の取得が行われるごとに、前記プローブ針の先端位置を取得する針位置取得部と、
前記温度取得部による前記接触位置ごとの前記温度取得結果と、前記接触位置ごとの前記温度取得結果にそれぞれ対応する前記針位置取得部の針位置取得結果とに基づき、前記予測モデルを生成する予測モデル生成部と、を備える請求項4に記載のプローバ。 - 前記ウェハチャック及び前記相対移動部を支持するベースと、
前記カードホルダの外周を保持して、前記カードホルダを介して前記プローブカードを前記半導体ウェハに対向させるヘッドステージであって且つ外周が矩形状のヘッドステージと、を備え、
前記ヘッドステージの四隅部が支柱を介して前記ベースに固定されている請求項1から5のいずれか1項に記載のプローバ。 - 複数の半導体チップが形成された半導体ウェハを保持するウェハチャックと、プローブ針を有するプローブカードと、前記プローブカードの外周を保持して、前記プローブカードを前記半導体ウェハに対向させるカードホルダと、を備えるプローバの前記プローブ針を前記半導体チップに接触させるプローブ針の接触方法において、
前記半導体ウェハを保持した前記ウェハチャックを前記プローブ針に対して相対移動させて、前記半導体ウェハ内の前記半導体チップに前記プローブ針を接触させる相対移動ステップと、
前記カードホルダ及び前記プローブカードの双方の温度を取得する温度取得ステップと、
前記半導体チップと前記プローブ針との接触前に、前記双方の温度と、前記双方の熱変形により変位した前記プローブ針の先端位置との関係を示す予測モデルを参照して、前記温度取得ステップでの温度取得結果から前記プローブ針の先端位置を予測する予測ステップと、
前記予測ステップで予測した前記プローブ針の先端位置に基づき、前記プローブ針に対する前記半導体ウェハの接触位置を補正する移動制御ステップと、
を有し、
前記温度取得ステップは、前記双方に対して相対移動自在に保持された温度センサを用いて前記双方の温度を測定するプローブ針の接触方法。 - 複数の半導体チップが形成された半導体ウェハを保持するウェハチャックと、プローブ針を有するプローブカードと、前記プローブカードの外周を保持して、前記プローブカードを前記半導体ウェハに対向させるカードホルダと、を備えるプローバの前記プローブ針を前記半導体チップに接触させるプローブ針の接触方法において、
前記半導体ウェハを保持した前記ウェハチャックを前記プローブ針に対して相対移動させて、前記半導体ウェハ内の前記半導体チップに前記プローブ針を接触させる相対移動ステップと、
前記カードホルダ及び前記プローブカードの双方の温度を取得する温度取得ステップと、
前記半導体チップと前記プローブ針との接触前に、前記双方の温度と、前記双方の熱変形により変位した前記プローブ針の先端位置との関係を示す予測モデルを参照して、前記温度取得ステップでの温度取得結果から前記プローブ針の先端位置を予測する予測ステップと、
前記予測ステップで予測した前記プローブ針の先端位置に基づき、前記プローブ針に対する前記半導体ウェハの接触位置を補正する移動制御ステップと、
を有し、
前記温度取得ステップは、前記双方の温度を非接触で取得するプローブ針の接触方法。
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